滑坡的发生与降雨关系的研究

滑坡的发生与降雨关系的研究

RSS 打印复制链接大中小发布时间：2011-06-30 16:45:17

摘要：在分析滑坡的地质资料和气象资料的基础上, 讨论了降雨诱发滑坡的机制, 并深入探讨了滑坡与降雨的关系, 包括:降雨与滑坡两者在时间上的一致性和略滞后性；降雨与滑坡两者在空间上的一致性；

降雨量对滑坡的影响；降雨强度及降雨形式对滑坡的影响。

关键词：滑坡; 降雨; 机制; 关系;

引言：

滑坡是一定自然条件下的斜坡, 在以重力为主的自然营力作用下或在人类工程活动影响下使部分土体或岩体沿着一定的软弱面(带), 整体、间歇,以水平位移为主的严重变形现象。滑坡是我国主要的地质灾害之一, 其中以降雨诱发的滑坡分布最广, 发生频率最高, 危害

最大。滑坡的发生一方面取决于斜坡自身的地质和地貌条件, 另一方面与斜坡受到的内外营力和人为作用息息相关, 这是滑坡发生的诱发因素。在自然营力作用方面, 降雨尤其是暴雨是滑坡活动最重要的诱发因素。据文献统计降雨型滑坡约占滑坡总数的70%, 同时统计结果表明95% 的滑坡发生于雨季, 因此有必要对滑坡与降雨的关系进行研究。

国内外研究人员对降雨型滑坡的形成机理、降雨强度与滑坡的关系、以及预测、预报理论与防治对策等方面进行了研究。在研究滑坡与降雨的关系时, 滑坡发生的准确时间以及滑坡发生地点的精确降雨量是必不可少的数据信息。本文通过分析研究大量滑坡的地质资料和气象资料, 对降雨与滑坡的关系进行了分析研究。

正文：

一．降雨诱发滑坡的机制

地质体的成分、结构及环境条件形成的力的平衡特征决定了地质体的稳定性。滑坡环境条件的变化,表现为对滑坡岩体的加载及改变其结构和力学性能等,从而降低滑坡的稳定性能。一旦这个变化打破原来的维持稳定的度,则诱发滑坡产生、复活。

降雨诱发滑坡的作用方式如下:

(1) 降雨对边坡岩体起加载作用,饱和岩体,增加容重。

(2) 降雨对岩土体力学强度的影响，包括：

1.软化作用水的软化作用指由于水的活动使岩土体强度降低的作用。

2.润滑作用由于可溶盐，胶体矿物连接的岩石，当有水渗入时，可溶盐溶解，胶体水解，使原有的连

接变为水胶连接，导致矿物颗粒间连接力减弱，摩擦力减小，同时水胶起到润滑的作用。

3.连接作用束缚在矿物表面的水分子可通过其吸引力作用将矿物颗粒拉近，接紧，起连接作用。

4.孔隙压力作用对于孔隙和裂隙中含有重力水的岩土体，当其突然受荷载，水来不及排除时，就会在

岩石或土体孔隙或裂隙中产生很高的孔隙水压力，即孔隙压力。

5.溶蚀作用和潜蚀作用当渗透水在岩土体内流动时还可使其中的可溶物质被溶解带走，有时甚至将岩

石或土体中的小颗粒冲走，从而使岩土体强度大大降低，这就是溶蚀作用和潜蚀作用。

6.动水压力作用如果斜坡岩土体是透水的，地下水向坡下渗透过程中会产生动水压力（渗透压力），

其方向与渗流方向一致，指向下坡，加大了下滑力，因而对斜坡稳定是不利的。

水与岩土体相互作用的一个主要结果就是降低了岩土体的内聚力和摩擦力。

(3) 降雨侵蚀、冲刷坡脚,破坏坡体,改变边坡结构。降雨形成的地表水径流改造坡体表面甚至形成各种类

型的冲沟网或使坡体解体;雨水下渗,可以直接成为地下水的补给源,改变坡体原有的渗流场,使滑体或滑

带处于干、湿交替状态,不利于坡体的稳定。大气降雨入渗下界往往微、细颗粒富集,离子交换频繁,亲

水成分增加,这是滑体中易变形的部位,成为滑体主滑控制界面之一。降雨补给地下水,导致地下水位变

幅，久而久之,地下水位历年变化也促使滑坡在地下水位变幅带内微、细颗粒积聚,化学场的更新和亲

水成分的增加,成为易变形的部位,即另一滑体主滑控制界面。

总之,降雨诱发滑坡的机制是非常复杂的,但可概括表现为促进滑移面剪应力增大及促使抗

剪强度降低。孔隙水压力被认为是降雨诱发滑坡的最主要机制, “ 降雨期间或降雨之后斜坡岩土体内孔隙水压力的升高使得潜在滑动面上的有效应力及抗剪强度较低, 从而诱发滑坡。” 是太沙基有效应力定律对孔隙水压力的阐述。文献基于环剪试验机上进行的不排水匀速剪切试验结果提出, 产生粒子破碎的土体最终产生了较高的超孔隙水压力, 而且孔隙水

压力产生的各阶段与排水试验中的体积变化阶段具有良好的对应关系, 揭示了不同诱因产

生滑坡的共同特征, 即在长距离运动中, 由于粒子破碎的影响, 滑动面土体在不排水条件下, 抗剪强度因超孔隙水压力上升而下降, 从而诱发高速滑坡。同时由于粒子破碎将导致土体自身渗透系数降低, 土粒子破碎因而促进超孔隙水压力的产生和减缓超孔隙水压力消散

的双重效果。

二．降雨与滑坡两者在时间上的一致性和略滞后性

降雨与滑坡的发生有密切的关系, 二者在时间上具有很好的一致性, 在对长江上游等地降雨与崩、滑、流的统计资料可以看出, 绝大部分地质灾害都发生在雨季(表1)。

另外,通过查阅资料发现，滑坡的产生与暴雨的频次二者也有较好的一致性。滑坡发生频次最多的季节是多年各月平均降雨量最多的季节, 也是暴雨出现频次最多的季节, 它们具有

很好的对应关系。

表1 长江上游地区雨季( 5- 9月) 崩滑情况

地区滑坡数量（个）雨季崩滑数量（个）所占百分比（%）

贵州毕节地区42 40 96

重庆万县地区294 256 87

四川凉山地区212 203 95

川北地区218 214 98

金沙江下游河谷477 458 96

陇南地区213 203 95

云南彝良县75 71 94

合计1531 1445 94

同时降雨型滑坡大多发生于降雨中后期或滞后几天, 滞后时间一般不超过10d, 而且不同类型的滑坡滞后的时间长短不一。一般来说, 堆积土、堆填土、黄土、粘土、碎屑和基岩滑坡的滞后时间由短到长, 并且同一类型滑坡厚度由小到大, 其滞后时间从短到长。

三．降雨与滑坡两者在空间上的一致性

降雨型滑坡成群集中分布在久雨、暴雨区(见表2) 和江河冲刷严重的沿岸地区。从表2可以看出,滑坡总数及滑坡密度与该区域的年降雨量及暴雨量有着较好的对应关系。同时,依据云阳县1982 年7 月暴雨滑坡图(见图1) 可以看出暴雨强度高的地区,也是滑坡等灾害发生最多的地区,两者之间有着较好的一致性。此外,相关资料表明江河冲刷严重的河岸区域也是滑坡的集中地。

表2 重庆市部分区县市滑坡分布与降雨关系表

区县市滑坡数滑坡密度年均降雨量暴雨量

(处) (处/ 100 km2) (mm) (mm)

万州区128 3. 718 1309. 90 411. 4

涪陵区66 2. 240 1174. 7 180. 9

北碚区91 1. 208 1120. 1 > 210

渝北区43 2. 961 1094. 6 > 200

巴南区46 2. 518 973. 9 249. 5 #

江津市48 1. 500 1038. 0 188. 3 #

长寿县37 2. 615 998. 2 293. 3 #

南川市16 0. 615 1138. 5 186. 4 #

丰都县53 1. 827 1074. 6 > 300

武隆县51 1. 758 992. 5 151. 0 #

忠县109 5. 009 1193 260

开县30 0. 758 1102. 1 359. 2 #

云阳县60 1. 644 1103 240. 1/ 357. 7 #

奉节县85 2. 074 1090 218. 5 #

巫山县51 1. 724 1049. 3 199

巫溪县27 0. 671 1150. 0 261. 9 #

城口县43 1. 310 1380 232. 0 #

石柱县31 1. 029 1083 294 #